EP1492217A2 - Elektrische Maschine - Google Patents

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EP1492217A2
EP1492217A2 EP04014531A EP04014531A EP1492217A2 EP 1492217 A2 EP1492217 A2 EP 1492217A2 EP 04014531 A EP04014531 A EP 04014531A EP 04014531 A EP04014531 A EP 04014531A EP 1492217 A2 EP1492217 A2 EP 1492217A2
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EP
European Patent Office
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electrical machine
rotor
magnetic flux
stator
guiding
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EP04014531A
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English (en)
French (fr)
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EP1492217A3 (de
EP1492217B1 (de
Inventor
Zeliko Dr. Jajtic
Gerhard Matscheko
Stefan Schiele
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine which has a stator and a rotor. With such an electrical machine, the position of the stator or the rotor must be determined.
  • the primary part is, for example, the stator and the secondary part, for example, the rotor.
  • a Hall sensor is known from US Pat. No. 5,091,665, which can be used to determine the position. This sensor for determining the position is a separate element of the primary part.
  • the object of the present invention is to specify an electrical machine in which there is an improved or more compact possibility of identifying the position of a stator or a rotor of an electrical machine.
  • the electrical machine has a stator and a rotor, the stator and / or the rotor having at least one means for guiding a magnetic flux.
  • the means for guiding the magnetic flux has a gap for receiving a sensor for measuring the magnetic flux.
  • the sensor for measuring the magnetic flux for example a Hall sensor, can be attached in a simple and compact manner in the gap.
  • the gap which can be designed differently, but always has at least two opposing elements, can be integrated into the means for guiding the magnetic flux in a variety of ways. This leads to a space-optimal integration of the sensor into the means for guiding the magnetic flux. Despite the formation of the gap, the electrical extension of the electrical machine is advantageously unchanged and, in particular, is not enlarged.
  • the means for guiding the magnetic flux such as a laminated core has at least one flow guide piece, the flow guide piece being used to form the gap.
  • the flow guide piece can be used to derive a partial magnetic flux, also called a magnetic sensor flux, from a main magnetic flux, which is passed over a gap in which a sensor can be used, in particular, for measuring the magnetic flux.
  • the gap is, for example, an air gap or a gap that is filled with a filler such as e.g. a resin or a plastic is filled or can be filled.
  • the means for guiding the magnetic flux in the area of the flow guide piece or in the area of the flow guide pieces has a recess. With the aid of such a recess, the division of the main magnetic flux or the splitting off of a magnetic sensor flux can be regulated. Since the magnetic flux is influenced or can be influenced by the flux guide, the size of the magnetic flux can be adjusted in such a way that it is unaffected by a flux guide compared to an area without a flux guide.
  • the means for guiding the magnetic flux is, for example, a laminated core or at least one containing iron Material.
  • An example of such an iron-containing material is an injection molding compound which has, for example, iron particles in a filling material, for example in the form of iron balls.
  • Both the stator and the rotor of the electrical machine can be designed in such a way that they have a laminated core.
  • the electrical machine can, for example, also be configured or configured such that both the stator and the rotor of the electrical machine have windings.
  • the stator has windings and the rotor has permanent magnets. Since a magnetic field constantly prevails through permanent magnets, such a magnetic field can always be determined by means of a sensor and the positioning of the stator or rotor of the electrical machine can be determined by means of a corresponding device connected to the sensor by measuring the magnetic field.
  • a device can be implemented, for example, in the control or regulation of the electrical machine or in an assigned converter.
  • the electrical machine is, for example, a linear machine, with either a primary part or a secondary part of the linear machine being provided for carrying out a linear movement.
  • an electrical machine is a rotary machine, the rotor being either an inner rotor or an outer rotor.
  • a torque motor is an example of a rotary machine.
  • the electrical machine according to the invention has the sensor for determining the position of the stator or the rotor.
  • the sensor can be connected or connected to a corresponding evaluation device for determining the position.
  • the rotor position detection refers to the commutation position, i.e. the 360 ° electrical.
  • An absolute encoder is generally required for this.
  • a relative encoder is sufficient or usually used for the operation of the electrical machine.
  • the absolute rotor position detection that is to say the detection of the commutation position of the rotor, has hitherto been detected by separate sensors which are arranged outside the magnetic circuit of the machine or has been determined by software-based methods.
  • An example of this is a linear motor, which has Hall sensors in a separate box outside the primary part housing.
  • the evaluation of the leakage flux of the permanent magnets in the air enables the position to be determined.
  • position detection is possible, for example, via its own encoder track.
  • the integrated commutation position detection according to the invention achieves the initial commutation position and initialization of a relative encoder. There are no additional devices or methods for recognizing the rotor position. In particular, there is an advantage if other methods are not possible.
  • the integrated rotor position detection replaces the Hall sensor box in linear motors. As a result, no additional installation space is required within the installation space (for example a machine tool slide). This also eliminates the need for precise adjustment of the mounting position between the Hall sensor box and the primary part. A Hall sensor box cannot be used with torque motors because there are no free-standing magnets. An integrated rotor position detection extends the function of the torque motor by granting a safe start under load or in cases where the so-called motion-based rotor position detection methods are not feasible. This applies, for example, if an initialization movement of the machine is not possible or permitted due to restrictions.
  • the integrated rotor position detection is a simple and inexpensive technical solution for torque motors.
  • the signal of the sensor for measuring the magnetic flux during operation is evaluated while compensating for the signal influences by means of a stator current.
  • a stator current This makes it possible to determine the commutation position even during the operation of an electrical machine. Acting values or setpoints of one or more or all electrical stator currents are to be understood as stator currents.
  • One or more sensor elements such as a Hall sensor are thus integrated according to the invention at a suitable position in the magnetic circuit of the electrical machine.
  • the signal is obtained e.g. due to the main magnetic flux, e.g. through the excitation flow of the permanent magnets in the primary part or stator of the electrical machine.
  • the rotor position required for commutation is determined by signal evaluation and e.g. initialized an incremental encoder. As a function, the detection of the commutation position for a defined startup of the electrical machine can be achieved.
  • the part of the electrical machine which carries the permanent magnets has the gap for a sensor. From the magnetic field strength or its change is a data-technical determination of the position or the speed of the moving motor part achievable.
  • the magnetic field of the permanent magnets for determining the position is advantageously determined.
  • the electrical machine can be designed in such a way that the magnetic field strength can be determined locally at a number of, but at least two, points. These points are spaced apart from one another in the direction of movement of the motor part, the distances between the individual points being able to differ from the distances of the permanent magnets in an advantageous embodiment. In this way, different phases of the measurement signal result at the individual measurement points, which can be used to increase the accuracy of the position determination. Accordingly, a plurality of sensors can be provided in a device according to the invention, the sensors preferably being assigned to the coils of a primary part.
  • the senor can be cooled by an active cooling device of the primary part. This increases the accuracy of the sensor or, as a result, cheaper sensors can be used which do not place higher demands on the ambient temperature.
  • FIG. 1 schematically shows an electrical machine 1 which has a stator 3 as a secondary part and a rotor 5 as a primary part, the stator 3 being a means for guiding a magnetic flux 11 - shown in the figure as field lines - e.g. in the form of a laminated core 8.
  • the rotor 5 also has a laminated core 18 in its construction.
  • the electrical machine shown basically shows the structure of a linear motor.
  • the laminated core 18 of the rotor 5 has teeth 10. Windings 23 are arranged between the teeth 10 of the laminated core 18.
  • the stator 3 as a linear machine, i.e. Electrical machine 1 designed as a linear motor has permanent magnets 33, the magnetic flux orientation of which is indicated by an arrow 35.
  • the magnetic flux 11 is divided into a main magnetic flux 12 and a magnetic sensor flux 14.
  • the main magnetic flux 12 runs over a cross section 21 of the laminated core 18.
  • a sensor 17 is located in a gap 13, via which the sensor flux 14 is feasible.
  • the laminated core 18 has a longitudinal dimension 39 and a transverse dimension 37.
  • the longitudinal extent 39 also indicates the direction of movement of the rotor 5 of the electrical machine 1 designed as a linear motor.
  • the flow guide piece extends, for example, over the entire transverse extension 37 of the laminated core 18 or only over part of the transverse extension 37 of the laminated core 18.
  • the flow guide piece 27 is located in a central region of the transverse extension 37.
  • FIG. 2 shows an embodiment variant of a sheet metal cut 10 with an embodiment variant of the gap 13, it being possible to adapt the signal amplitude of the sensor 17 through a cutout 31 in the sheet metal cut 10.
  • the cutout 31 reduces the cross section 19 for a main magnetic flux 12.
  • the cross section is also enlarged 19 opposite the area without a flow guide is feasible, but not shown.
  • the illustration according to FIG. 3 shows an embodiment of the positioning of the gap 15 which is optimal in terms of installation space.
  • the gap 15 is integrated in the sheet metal cut 16, the cross section 21 being reduced by the gap 15 and the external dimensions of the sheet metal cut 16 in the region of a gap 16 being unchanged the outer dimensions in a region of the sheet metal cut 16 without a gap.
  • FIG. 4 shows that an electrical machine 1 can also have two gaps 13, 17 or sensors, a gap 13 being designed according to FIG. 1 and a gap 14 being formed by a flow guide piece 29 in such a way that this gap is formed only a flow guide piece 29 is necessary.
  • the illustration according to FIG. 4 also shows that the magnetic flux can also be measured in the area of the stator 3 through a gap 15.
  • FIG. 5 shows the sheet metal section 41 of a stator of a rotary machine which has teeth 10. This illustration serves as an indication that the gap according to the invention for receiving a sensor can be implemented both in linear machines and in rotary machines.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, (1,2) welche einen Stator (3) und einen Läufer (5) aufweist, wobei der Stator (3) und/oder der Läufer (5) ein Mittel (7,9) zur Führung eines magnetischen Flusses (11) aufweist, bzw. ein Verfahren zu dessen Betrieb. Aufgabe ist es insbesondere, eine verbesserte Lageidentifikation eines Stators bzw. eines Läufers der elektrischen Maschine durchführen zu können. Dazu weist das Mittel (7) zur Führung des magnetischen Flusses (11) einen Spalt (13,15) zur Aufnahme eines Sensors (17) zur Messung des magnetischen Flusses (11) auf. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, welche einen Stator und einen Rotor aufweist. Bei einer derartigen elektrischen Maschine ist die Lage des Stators bzw. des Rotors zu bestimmen.
  • Bei elektrischen Maschinen wie z.B. einem Linearmotor oder einem Torquemotor ist es zur Ermittlung der Position bzw. Lage eines Primärteiles bezüglich eines permanenterregten Sekundärteiles nötig einen Encoder bzw. einen entsprechenden Sensor einzusetzen. Dabei ist das Primärteil beispielsweise der Stator und das Sekundärteil beispielsweise der Läufer. Aus der US 5,091,665 ist ein Hallsensor bekannt, welcher zur Positionsbestimmung heranziehbar ist. Dieser Sensor zur Positionsbestimmung ist ein separates Element des Primärteils.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine elektrische Maschine anzugeben, bei der eine verbesserte bzw. kompaktere Möglichkeit besteht, eine Lageidentifikation eines Stators bzw. eines Läufers einer elektrischen Maschine vorzunehmen.
  • Die Lösung der Aufgabe gelingt durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bzw. mit einem Verfahren nach Anspruch 11 bis 12.
  • Die elektrische Maschine weist einen Stator und einen Läufer auf, wobei der Stator und/oder der Läufer zumindest ein Mittel zur Führung eines magnetischen Flusses aufweist. Das Mittel zur Führung des magnetischen Flusses weist einen Spalt zur Aufnahme eines Sensors zur Messung des magnetischen Flusses auf. In dem Spalt ist in einfacher und kompakter Weise der Sensor zur Messung des magnetischen Flusses z.B. ein Hallsensor anbringbar.
  • Der Spalt, der in seiner Gestalt unterschiedlich ausführbar ist, jedoch stets zumindest zwei einander gegenüberliegende Elemente aufweist, ist in verschiedenster Weise in das Mittel zur Führung des magnetischen Flusses integrierbar. Dies führt zu einer bauraumoptimalen Integration des Sensors in das Mittel zur Führung des magnetischen Flusses. In vorteilhafter Weise ist trotz Ausbildung des Spaltes die elektrische Maschine in ihrer geometrischen Ausdehnung unverändert und insbesondere nicht vergrößert.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Mittel zur Führung des magnetischen Flusses wie z.B. ein Blechpaket zumindest ein Flussleitstück auf, wobei das Flussleitstück zur Ausbildung des Spaltes dient. Mit Hilfe zumindest eines oder z.B. zweier Flussleitstücke ist von einem magnetischen Hauptfluss ein magnetischer Teilfluss, auch magnetischer Sensorfluss genannt ableitbar, welcher über einen Spalt geführt wird, in welchen ein Sensor insbesondere zur Messung des magnetischen Flusses einsetzbar ist. Der Spalt ist beispielsweise ein Luftspalt oder ein Spalt, der mit einem Füllmittel wie z.B. einem Harz oder einen Kunststoff gefüllt ist bzw. füllbar ist.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist das Mittel zur Führung des magnetischen Flusses im Bereich des Flussleitstückes bzw. im Bereich der Flussleitstücke eine Aussparung auf. Mit Hilfe einer derartigen Aussparung ist die Aufteilung des magnetischen Hauptflusses bzw. die Abspaltung eines magnetischen Sensorflusses regulierbar. Da durch das Flussleitstück der magnetische Fluss beeinflusst wird, bzw. beeinflussbar ist, ist durch eine in ihrer Größe bestimmbare Aussparung der magnetische Fluss derart einstellbar, dass dieser von einem Flussleitstück im Vergleich zu einem Bereich ohne Flussleitstück unbeeinflusst ist.
  • Das Mittel zur Führung des magnetischen Flusses ist beispielsweise ein Blechpaket oder zumindest ein eisenhaltiger Werkstoff. Ein Beispiel für einen derartigen eisenhaltigen Werkstoff ist eine Spritzgussmasse, welche in einem Füllmaterial z.B. Eisenpartikel z.B. in Form von Eisenkügelchen aufweist. Sowohl der Stator als auch der Läufer der elektrischen Maschine sind derart ausbildbar, dass diese ein Blechpaket aufweisen.
  • Die elektrische Maschine ist beispielsweise auch derart ausgestaltbar bzw. ausgestaltet, dass sowohl der Stator als auch der Läufer der elektrischen Maschine Wicklungen aufweist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist der Stator Wicklungen und der Läufer Permanentmagnete auf. Da durch Permanentmagnete stetig ein Magnetfeld vorherrscht, ist durch einen Sensor ein derartiges Magnetfeld stets feststellbar und durch die Messung des Magnetfeldes ist die Positionierung des Stators bzw. des Läufers der elektrischen Maschine durch eine entsprechende an den Sensor angeschlossene Einrichtung feststellbar. Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise in der Steuerung oder Regelung der elektrischen Maschine bzw. in einem zugeordneten Stromrichter realisierbar.
  • Die elektrische Maschine ist beispielsweise eine Linearmaschine, wobei entweder ein Primärteil oder ein Sekundärteil der Linearmaschine zur Durchführung einer Linearbewegung vorgesehen ist.
  • Ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist eine rotatorische Maschine, wobei der Läufer entweder ein Innenläufer oder ein Außenläufer ist. Ein Torquemotor ist ein Beispiel für eine rotatorische Maschine.
  • Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung den Sensor zur Lagebestimmung des Stators bzw. des Läufers auf. Der Sensor ist mit einer entsprechenden Auswerteeinrichtung zur Lagebestimmung verbindbar bzw. verbunden.
  • Vorteile der Erfindung ergeben sich insbesondere bei permanenterregten Maschinen.
  • Für den Anlauf von permanenterregten Maschinen ist es notwendig, die absolute Rotorlage zu erkennen. Die Rotorlageerkennung bezieht sich auf die Kommutierungslage, also die 360° elektrisch. Dafür ist im allgemeinen ein Absolut-Encoder erforderlich. Für den Betrieb der elektrischen Maschine ist ein relativer Encoder ausreichend bzw. üblicherweise eingesetzt.
  • Die absolute Rotorlageerkennung, also die Erkennung der Kommutierungslage des Rotors, wurde bisher durch separate Sensoren, die außerhalb des magnetischen Kreises der Maschine angeordnet sind, erfasst bzw. durch softwarebasierende Verfahren ermittelt. Ein Beispiel hierfür ist ein Linearmotor, welcher Hallsensoren in einer separaten Box außerhalb des Primärteilgehäuses aufweist. Die Auswertung des Streuflusses der Permanentmagnete in der Luft ermöglicht dabei die Positionsbestimmung. Bei einem Torque-Motor ist die Lageerkennung beispielsweise über eine eigene Geberspur möglich. Durch die erfindungsgemäße integrierte Rotorlageerkennung wird die anfängliche Kommutierungslage und Initialisierung eines relativen Encoders erreicht. Es entfallen zusätzliche Einrichtungen bzw. Verfahren zum Erkennen der Rotorlage. Insbesondere ergibt sich dann ein Vorteil, wenn andere Verfahren nicht möglich sind.
  • Die integrierte Rotorlageerkennung ersetzt die Hall-Sensor-Box bei Linearmotoren. Dadurch ist kein zusätzlicher Bauraum innerhalb des Einbauraumes (z.B. Schlitten einer Werkzeugmaschine) erforderlich. Es entfällt dadurch auch die genaue Justage der Montageposition zwischen der Hall-Sensor-Box und dem Primärteil. Eine Hall-Sensor-Box kann bei Torque-Motoren nicht eingesetzt werden, da keine freistehenden Magnete vorhanden sind. Eine integrierte Rotorlageerkennung erweitert die Funktion des Torque-Motors durch eine Gewährung des sicheren Anlaufs unter Last oder in Fällen, wo die so genannte bewegungsbasierenden Rotorlageerkennungsverfahren nicht realisierbar sind. Dies trifft beispielsweise zu, wenn eine Initialisierungsbewegung der Maschine aufgrund von Einschränkungen nicht möglich oder zulässig ist. Die integrierte Rotorlageerkennung stellt bei Torque-Motoren eine einfache und kostengünstige technische Lösung dar.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt eine Auswertung des Signals des Sensors zur Messung des magnetischen Flusses im Betrieb unter Kompensation der Signaleinflüsse durch eine Statorbestromung. Damit ist es möglich, auch während des Betriebes einer elektrischen Maschine die Kommutierungslage zu bestimmen. Als Statorströme sind Istwerte bzw. Sollwerte eines oder mehrerer bzw. aller elektrischen Statorströme zu verstehen. Damit lassen sich z.B. geberlose Antriebe durch die Erfassung der zusätzlichen Größe "magnetischer Fluss" verbessern und Diagnosesysteme aufbauen. Beispiele hierfür sind Beobachter bzw. Motormodelle.
  • Eine oder mehrere Sensorelemente wie z.B. ein Hall-Sensor sind also erfindungsgemäß an einer geeigneten Position in den magnetischen Kreis der elektrischen Maschine integriert. Damit erfolgt die Signalgewinnung z.B. aufgrund des magnetischen Hauptflusses, z.B. durch den Erregerfluss der Permanentmagnete im Primärteil bzw. Stator der elektrischen Maschine. Durch Signalauswertung wird die für die Kommutierung erforderliche Rotorlage ermittelt und z.B. eine Inkremental-Encoder initialisiert. Damit ist als Funktion die Erkennung der Kommutierungslage für einen definierten Anlauf der elektrischen Maschine erreichbar.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist bei einer permanenterregten Maschine der Teil der elektrischen Maschine, welche die Permanentmagnete trägt den Spalt für einen Sensor auf. Aus der Magnetfeldstärke bzw. deren Änderung ist eine datentechnische Ermittlung der Position bzw. der Geschwindigkeit des bewegten Motorteils erzielbar. Bei permanenterregten elektrischen Maschinen, die aneinander gereihte Permanentmagnete aufweisen, wird dabei vorteilhaft das Magnetfeld der Permanentmagnete zur Positionsfeststellung ermittelt.
  • Die elektrische Maschine ist derart ausbildbar, dass die Magnetfeldstärke lokal an mehreren jedoch zumindest zwei Punkten ermittelbar ist. Diese Punkte sind in Bewegungsrichtung des Motorteils voneinander beabstandet, wobei die Abstände zwischen den einzelnen Punkten sich von den Abständen der Permanentmagneten sich in einer vorteilhaften Ausführung unterscheiden können. Auf diese Weise ergeben sich an den einzelnen Messpunkten unterschiedliche Phasen des Messsignals, was zur Erhöhung der Genauigkeit der Positionsbestimmung ausgenutzt werden kann. Dementsprechend sind bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mehrere Sensoren vorsehbar, wobei die Sensoren vorzugsweise den Spulen eines Primärteils zugeordnet sind.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor durch eine aktive Kühleinrichtung des Primärteils kühlbar. Diese erhöht die Genauigkeit des Sensors bzw. sind dadurch günstigere Sensoren einsetzbar, die keine höheren Ansprüche an die Umgebungstemperatur stellen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • FIG 1
    eine Prinzipdarstellung eines Primärteiles und eines Sekundärteiles eines Linearmotors,
    FIG 2
    eine Ausführungsvariante eines Blechpaketes eines Primärteiles,
    FIG 3
    eine weitere Ausführungsvariante eines Blechpaketes des Primärteils des Linearmotors,
    FIG 4
    eine weitere Prinzipdarstellung des Linearmotors, wobei ein Spalt zur Aufnahme eines Sensors im Sekundärteil vorgesehen ist und
    FIG 5
    einen weiteren Blechschnitt.
  • Die Darstellung gemäß FIG 1 zeigt schematisch eine elektrische Maschine 1, welche einen Stator 3 als Sekundärteil und einen Läufer 5 als Primärteil aufweist, wobei der Stator 3 ein Mittel zur Führung eines magnetischen Flusses 11 - in der Figur als Feldlinien dargestellt - z.B. in Form eines Blechpaketes 8 aufweist. Auch der Läufer 5 weist in seinem Aufbau ein Blechpaket 18 auf. Die dargestellte elektrische Maschine zeigt prinzipiell den Aufbau eines Linearmotors. Das Blechpaket 18 des Läufers 5 weist Zähne 10 auf. Zwischen den Zähnen 10 des Blechpaketes 18 sind Wicklungen 23 angeordnet. Der Stator 3 der als Linearmaschine, d.h. Linearmotor ausgeführten elektrischen Maschine 1 weist Permanentmagnete 33, deren magnetische Flussausrichtung durch einen Pfeil 35 angegeben ist, auf. Im Bereich des Flussleitstückes 27 teilt sich der magnetische Fluss 11 in einen magnetischen Hauptfluss 12 und einen magnetischen Sensorfluss 14. Der magnetische Hauptfluss 12 verläuft über einen Querschnitt 21 des Blechpaketes 18. Ein Sensor 17 befindet sich in einem Spalt 13, über welchen der Sensorfluss 14 führbar ist. Das Blechpaket 18 weist eine Längsausdehnung 39 und eine Querausdehnung 37 auf. Die Längsausdehnung 39 gibt auch die Bewegungsrichtung des Läufers 5 der als Linearmotor ausgebildeten elektrischen Maschine 1 an. Das Flussleitstück erstreckt sich beispielsweise über die gesamte Querausdehnung 37 des Blechpaketes 18 oder nur über einen Teil der Querausdehnung 37 des Blechpaketes 18. In einer vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich das Flussleitstück 27 in einem mittleren Bereich der Querausdehnung 37.
  • Die Darstellung gemäß FIG 2 zeigt eine Ausführungsvariante eines Blechschnittes 10 mit einer Ausführungsvariante des Spaltes 13, wobei durch eine Aussparung 31 im Blechschnitt 10 eine Anpassung der Signalamplitude des Sensors 17 möglich ist. Die Aussparung 31 reduziert den Querschnitt 19 für einen magnetischen Hauptfluss 12. Auch eine Vergrößerung des Querschnitts 19 gegenüber Bereich ohne Flussleitstück ist ausführbar, jedoch nicht dargestellt.
  • Die Darstellung gemäß FIG 3 zeigt eine bauraumoptimale Ausführung der Positionierung des Spaltes 15. Der Spalt 15 ist in den Blechschnitt 16 integriert, wobei durch den Spalt 15 der Querschnitt 21 reduziert ist und die äußeren Abmessungen des Blechschnitts 16 im Bereich eines Spaltes 16 unverändert sind gegenüber der äußeren Abmessungen in einem Bereich des Blechschnitts 16 ohne Spalt.
  • Die Darstellung gemäß FIG 4 zeigt, dass eine elektrische Maschine 1 auch zwei Spalten 13,17 bzw. Sensoren aufweisen kann, wobei ein Spalt 13 gemäß FIG 1 ausgeführt ist und ein Spalt 14 durch ein Flussleitstück 29 derart ausgebildet ist, dass zur Ausbildung dieses Spaltes lediglich ein Flussleitstück 29 notwendig ist. Die Darstellung gemäß FIG 4 zeigt auch, dass durch einen Spalt 15 der magnetische Fluss auch im Bereich des Stators 3 messbar ist.
  • Die Darstellung gemäß FIG 5 zeigt den Blechschnitt 41 eines Stators einer rotatorischen Maschine, welche Zähne 10 aufweist. Diese Darstellung dient als Hinweis darauf, dass der erfindungsgemäße Spalt zur Aufnahme eines Sensors sowohl bei Linearmaschinen als auch bei rotatorischen Maschinen ausführbar ist.

Claims (12)

  1. Elektrische Maschine (1,2) welche einen Stator (3) und einen Läufer (5) aufweist, wobei der Stator (3) und/oder der Läufer (5) ein Mittel (7,9) zur Führung eines magnetischen Flusses (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (7) zur Führung des magnetischen Flusses (11) einen Spalt (13,15) zur Aufnahme eines Sensors (17) zur Messung des magnetischen Flusses (11) aufweist.
  2. Elektrische Maschine (1,2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (13,14,15) einen Bereich (7,9) zur Führung des magnetischen Flusses (11) im Mittel (7) zur Führung des magnetischen Flusses reduziert.
  3. Elektrische Maschine (1,2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (7) zur Führung des magnetischen Flusses (11) zumindest ein Flussleitstück (25,27,29) aufweist, wobei das Flussleitstück (25,27, 29) zur Ausbildung des Spaltes (12,14) dient.
  4. Elektrische Maschine (1,2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Flussleitstück (25,27) eine Aussparung (31) am Mittel (7) zur Führung des magnetischen Flusses (11) vorgesehen ist.
  5. Elektrische Maschine (1,2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (7,9) zur Führung des magnetischen Flusses (11) ein Blechpaket ist bzw. zumindest einen eisenhaltigen Werkstoff aufweist.
  6. Elektrische Maschine (1,2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass:
    a) der Stator (3) und der Läufer (5) Wicklungen (23) aufweisen, oder dass
    b) der Stator (3) Wicklungen (23) aufweist und der Läufer (5) Permanentmagnete (33).
  7. Elektrische Maschine (1,2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine eine Linearmaschine ist, wobei entweder der Stator oder der Läufer zur Durchführung einer Linearbewegung vorgesehen ist.
  8. Elektrische Maschine (1,2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine eine rotatorische Maschine ist und der Läufer entweder ein Innenläufer oder ein Außenläufer ist.
  9. Elektrische Maschine (1,2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine ein Torquemotor ist.
  10. Elektrische Maschine (1,2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese den Sensor zur Lagebestimmung des Stators bzw. des Rotors aufweist.
  11. Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine (1,2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des Sensors zur Messung des magnetischen Flusses und Istwerte bzw. Sollwerte eines oder mehrerer bzw. aller Statorströme zur Bestimmung der Kommutierungslage der elektrischen Maschine verwendet werden.
  12. Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine (1,2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die elektrische Maschine (1,2) einen Inkremental-Encoder aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Stators bzw. des Läufers ermittelt wird wonach der Inkremental-Encoder initialisiert wird.
EP04014531A 2003-06-27 2004-06-21 Elektrische Maschine Expired - Lifetime EP1492217B1 (de)

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DE10329150A DE10329150A1 (de) 2003-06-27 2003-06-27 Elektrische Maschine
DE10329150 2003-06-27

Publications (3)

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EP1492217A2 true EP1492217A2 (de) 2004-12-29
EP1492217A3 EP1492217A3 (de) 2006-02-08
EP1492217B1 EP1492217B1 (de) 2008-10-01

Family

ID=33395035

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